CN202694599U - 数字化三维立体沙盘显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及勘测用或地理学用演示用具领域，具体为一种数字化三维立体沙盘显示装置。一种数字化三维立体沙盘显示装置，包括显示终端(1)，其特征是：还包括触摸屏(2)、服务器(3)、交换机(4)、网络(5)和投影屏(6)，显示终端(1)还包括通信模块(16)，通信模块(16)通过信号线连接中央处理器(15)，显示终端(1)至少有两个；服务器(3)内存储有地理信息系统数据；显示终端(1)、触摸屏(2)和服务器(3)都通过网络(5)连接交换机(4)；投影机(14)的投射镜头都正对投影屏(6)。本实用新型立体感强，仿真效果好，适用范围广。

Description

数字化三维立体沙盘显示装置

技术领域

本实用新型涉及勘测用或地理学用演示用具领域，具体为一种数字化三维立体沙盘显示装置。

背景技术

随着地理信息系统技术、三维技术、数据库技术、物联网技术和其它信息技术的高速发展，“数字城市”和“智慧城市”建设越来越多地开展起来。随着人们对城市空间环境质量要求的不断提高，仅仅基于二维的城市规划与分析已不能满足城市规划与监督管理过程中不断面对的多维动态空间分析要求。但是，目前数字化的沙盘或类似产品，大多以二维平面的形式出现，难以完整展现城市的景观风貌，因而难以在提升城市空间环境品质、提高城乡规划的科学性、实现规划和现实的统一等方面发挥更大的作用。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种立体感强、效果逼真的沙盘演示用具，本实用新型公开了一种数字化三维立体沙盘显示装置。

本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：

一种数字化三维立体沙盘显示装置，包括显示终端，显示终端包括内存储器、外存储器、输入设备、投影机和中央处理器，内存储器、外存储器、输入设备和投影机都通过信号线连接中央处理器，其特征是：还包括触摸屏、服务器、交换机、网络和投影屏，

显示终端还包括通信模块，通信模块通过信号线连接中央处理器，显示终端至少有两个；

服务器包括内存储器、外存储器、输入设备、输出设备、通信模块和中央处理器，内存储器、外存储器、输入设备、输出设备和通信模块都通过信号线连接中央处理器，服务器内存储有地理信息系统数据；

显示终端、触摸屏和服务器都通过网络连接交换机；

投影机的投射镜头都正对投影屏。

所述的数字化三维立体沙盘显示装置，其特征是：交换机选用千兆交换机。

本实用新型使用时，各台显示终端通过实时调用共享的地理信息系统数据，处理成三维影像后通过各台投影机向投影屏投射，投影屏上即显示出拼合成一整体的立体沙盘影像，触摸屏可用于发出控制指令。在各台显示终端及服务器上都安装多主机协同系统软件、大屏融合系统软件、图像数字几何矫正系统软件、三维引擎系统软件、三维引擎编辑工具软件和控制查询系统软件等，各软件的功能如下所述：

大屏融合系统软件：这是一种特殊的、要求比较高的投影显示应用，本系统根据图形图象学原理，把若干台投影机投影出的独立分离画面拼接融合成一整副图像，实现多屏图像融合成一个整体图像，并将拼接缝隙缩到最小，以至于肉眼基本无法察觉，整个屏幕就是一整幅画面，从而满足使用者对屏幕的宽视角、超大型、远距离观测等需求。

图像数字几何矫正系统软件：目前有两种方法可以实现非线性失真校正，一种方法是通过光学校正，即通过具有独特变形矫正功能的特定投影机来完成，这种方案投资巨大，一台投影机需耗资几十万美元，一般用户难以承受；另一种方法是使用本软件来实现。

三维引擎系统软件：本系统用于实现三维虚拟现实功能，本系统的核心是以OpenGL（全称Open Graphics Library，即开放图形库）技术为图形元素（如多边形、线、点……等）和状态（如光照、材质、阴影……等），并提供标准化接口。本系统将3D场景定义为空间中一系列连续的对象，以进行三维世界的管理。正是由于场景及其参数定义的特点，通过状态转化、绘图管道和自定制等操作，优化渲染性能。本系统包括一种文件流加载3D场景，用文件流加载3D场景在于将原来的单个模型分解成多个模型，通过计算相机与模型的距离进行动态加载与卸载。这样可以减少场景的渲染量，使画面流畅，可以保证场景的真实感。

三维引擎编辑工具软件：本系统可以对3D场景模型进行抽取像素等压缩，以及三角带等方式的优化，这样可以大幅压缩3D场景模型；通过工具还可以对每个文件夹中所有3D场景模型一次优化和压缩。通过工具还可以创建各种类型节点，对模型进行透明、正规化处理等功能。

控制查询系统：互动部分由3D控制器可以对3D场景全方位、多角度、多层次、多时空的展示。触摸屏可以对预先定制的功能进行演示。通过信息屏展示与三维场景关联。

控制查询系统软件：用于实现人机互动和信息检索。

多主机协同系统软件：本系统用于保证实现超大区域显示，实现每台显示终端只渲染某个区域的图形，通过本系统的管理，每台显示终端只对应一个或几个通道，以提高显示质量和效率。采用本系统可以降低每台显示终端的硬件性能要求，减少维修成本，延长硬件的使用时间。

本实用新型通过遥感、地理信息系统、三维仿真等技术建立起一个可交互操作的实时虚拟现实环境，通过实时调用三维共享平台数据，实现沙盘动态比例缩放、旋转以及信息展示，通过多台摄影机进行边缘融合实现超大屏幕显示最终画面，还能进行三维可视化、实现动态演示、实时更新、快速查询、并便于参数修订以获取更加丰富的演示效果。

本实用新型的有益效果是：立体感强，仿真效果好，适用范围广。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中显示中端的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。

实施例1

一种数字化三维立体沙盘显示装置，包括显示终端1、触摸屏2、服务器3、交换机4、网络5和投影屏6，如图1和图2所示，具体结构是：显示终端1包括内存储器11、外存储器12、输入设备13、投影机14、中央处理器15和通信模块16，内存储器11、外存储器12、输入设备13、投影机14和通信模块16都通过信号线连接中央处理器15，显示终端1至少有两个，本实施例以6个为例；服务器3包括内存储器、外存储器、输入设备、输出设备、通信模块和中央处理器，内存储器、外存储器、输入设备、输出设备和通信模块都通过信号线连接中央处理器，服务器3内存储有地理信息系统数据；显示终端1、触摸屏2和服务器3都通过网络5连接交换机4，交换机4选用千兆交换机；投影机14的投射镜头都正对投影屏6。

本实施例使用时，各台显示终端1通过实时调用共享的地理信息系统数据，处理成三维影像后通过各台投影机14向投影屏6投射，投影屏6上即显示出拼合成一整体的立体沙盘影像，触摸屏2可用于发出控制指令。在各台显示终端1及服务器3上都安装多主机协同系统软件、大屏融合系统软件、图像数字几何矫正系统软件、三维引擎系统软件、三维引擎编辑工具软件和控制查询系统软件等，各软件的功能如下所述：

大屏融合系统软件：这是一种特殊的、要求比较高的投影显示应用，本系统根据图形图象学原理，把若干台投影机投影出的独立分离画面拼接融合成一整副图像，实现多屏图像融合成一个整体图像，并将拼接缝隙缩到最小，以至于肉眼基本无法察觉，整个屏幕就是一整幅画面，从而满足使用者对屏幕的宽视角、超大型、远距离观测等需求。

图像数字几何矫正系统软件：目前有两种方法可以实现非线性失真校正，一种方法是通过光学校正，即通过具有独特变形矫正功能的特定投影机来完成，这种方案投资巨大，一台投影机需耗资几十万美元，一般用户难以承受；另一种方法是使用本软件来实现。

三维引擎系统软件：本系统用于实现三维虚拟现实功能，本系统的核心是以OpenGL（全称Open Graphics Library，即开放图形库）技术为图形元素（如多边形、线、点……等）和状态（如光照、材质、阴影……等），并提供标准化接口。本系统将3D场景定义为空间中一系列连续的对象，以进行三维世界的管理。正是由于场景及其参数定义的特点，通过状态转化、绘图管道和自定制等操作，优化渲染性能。本系统包括一种文件流加载3D场景，用文件流加载3D场景在于将原来的单个模型分解成多个模型，通过计算相机与模型的距离进行动态加载与卸载。这样可以减少场景的渲染量，使画面流畅，可以保证场景的真实感。

三维引擎编辑工具软件：本系统可以对3D场景模型进行抽取像素等压缩，以及三角带等方式的优化，这样可以大幅压缩3D场景模型；通过工具还可以对每个文件夹中所有3D场景模型一次优化和压缩。通过工具还可以创建各种类型节点，对模型进行透明、正规化处理等功能。

控制查询系统：互动部分由3D控制器可以对3D场景全方位、多角度、多层次、多时空的展示。触摸屏可以对预先定制的功能进行演示。通过信息屏展示与三维场景关联。如果直接从3DS MAX软件导出3D场景模型，如果直接放到三维引擎系统中则运行效率不高，3D模型的结构不合理，模型的数据量大，如果直接在从3DS MAX软件中修改，工作量会非常大；核心中的一些特殊的功能，3DS MAX软件中也没有实现，这样就加重了编程的工作量。采用本系统后避免了上述缺陷。

控制查询系统软件：用于实现人机互动和信息检索。

多主机协同系统软件：本系统用于保证实现超大区域显示，实现每台显示终端只渲染某个区域的图形，通过本系统的管理，每台显示终端只对应一个或几个通道，以提高显示质量和效率。采用本系统可以降低每台显示终端的硬件性能要求，减少维修成本，延长硬件的使用时间。

Claims (2)

1.一种数字化三维立体沙盘显示装置，包括显示终端(1)，显示终端(1)包括内存储器(11)、外存储器(12)、输入设备(13)、投影机(14)和中央处理器(15)，内存储器(11)、外存储器(12)、输入设备(13)和投影机(14)都通过信号线连接中央处理器(15)，其特征是：还包括触摸屏(2)、服务器(3)、交换机(4)、网络(5)和投影屏(6)，

显示终端(1)还包括通信模块(16)，通信模块(16)通过信号线连接中央处理器(15)，显示终端(1)至少有两个；

服务器(3)包括内存储器、外存储器、输入设备、输出设备、通信模块和中央处理器，内存储器、外存储器、输入设备、输出设备和通信模块都通过信号线连接中央处理器，服务器(3)内存储有地理信息系统数据；

显示终端(1)、触摸屏(2)和服务器(3)都通过网络(5)连接交换机(4)；

投影机(14)的投射镜头都正对投影屏(6)。

2.如权利要求1所述的数字化三维立体沙盘显示装置，其特征是：交换机(4)选用千兆交换机。

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